JP2021122933A - Machine tool and workpiece processing method - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、工作機械およびワークの加工方法に関する。 The present invention relates to machine tools and methods of machining workpieces.
たとえば、特開2014−161941号公報(特許文献1)には、加工工具を保持するとともに、その加工工具を回転軸を中心にして回転させる工具スピンドルと、工具スピンドルを支える工具スピンドルホルダと、鉛直方向に延びる旋回軸を中心にして工具スピンドルホルダを旋回駆動させるモータとを備える加工装置が開示されている。特許文献1に開示される加工装置においては、加工工具の撓み量を推定し、ワークの被加工面の角度ずれが相殺されるように工具スピンドルホルダにおける加工工具の回転軸を調整する。
For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2014-161941 (Patent Document 1) describes a tool spindle that holds a machining tool and rotates the machining tool around a rotation axis, a tool spindle holder that supports the tool spindle, and a vertical tool. A processing apparatus including a motor that swivels and drives a tool spindle holder around a swivel shaft extending in a direction is disclosed. In the machining apparatus disclosed in
B軸旋回可能な工具主軸等の工具保持部によりロングボーリングバー等の長尺工具を保持し、その長尺工具を用いてワークの加工を行なう場合がある。このような場合に、工具保持部が、工具の自重、または、ワーク加工時にワークから工具に加わる反力の影響を受けて、意図せずに旋回することがある。これにより、ワークの加工精度が低下するという問題が生じる。 In some cases, a long tool such as a long boring bar is held by a tool holding portion such as a tool spindle capable of turning the B-axis, and the work is machined using the long tool. In such a case, the tool holding portion may unintentionally rotate due to the influence of the tool's own weight or the reaction force applied to the tool from the work during machining of the work. This causes a problem that the machining accuracy of the work is lowered.
そこでこの発明の目的は、上記の課題を解決することであり、旋回可能な工具保持部に保持された工具を用いてワーク加工を行なう場合に、良好なワークの加工精度が得られる工作機械およびワークの加工方法を提供することである。 Therefore, an object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, and a machine tool and a machine tool capable of obtaining good machining accuracy of a workpiece when machining a workpiece using a tool held by a swivel tool holding portion. It is to provide a processing method of a work.
この発明に従った工作機械は、ワークを保持し、水平方向に延びる第1軸を中心にしてワークを回転させることが可能なワーク主軸と、被支持部を有し、工具を保持し、第1軸と直交する第2軸を中心にして旋回可能な工具保持部と、工具保持部に保持された工具によりワーク主軸に保持されたワークを加工する場合に被支持部を支持する支持部を有し、第2軸の周方向において工具保持部の位置を保持する位置保持機構部とを備える。 A machine tool according to the present invention has a work spindle capable of holding a work and rotating the work around a first axis extending in the horizontal direction, and a supported portion, holding a tool, and holding a tool. A tool holding part that can rotate around the second axis that is orthogonal to one axis, and a support part that supports the supported part when machining a work held on the work spindle by a tool held by the tool holding part. It is provided with a position holding mechanism portion that holds the position of the tool holding portion in the circumferential direction of the second axis.
このように構成された工作機械によれば、位置保持機構部により第2軸の周方向において工具保持部の位置を保持することによって、工具の自重、または、ワーク加工時にワークから工具に加わる反力の影響を受けた工具保持部が意図せずに第2軸の周方向に旋回することを防止できる。これにより、旋回可能な工具保持部に保持された工具を用いてワーク加工を行なう場合に、良好なワークの加工精度を得ることができる。 According to the machine tool configured in this way, by holding the position of the tool holding part in the circumferential direction of the second axis by the position holding mechanism part, the weight of the tool or the reaction applied from the work to the tool at the time of machining the work. It is possible to prevent the tool holding portion affected by the force from unintentionally turning in the circumferential direction of the second shaft. As a result, good machining accuracy of the work can be obtained when the work is machined using the tool held by the swivel tool holding portion.
また好ましくは、位置保持機構部は、さらに、第2軸の軸方向において工具保持部の位置を保持する。 Further, preferably, the position holding mechanism portion further holds the position of the tool holding portion in the axial direction of the second axis.
このように構成された工作機械によれば、ワーク加工時にワークから工具が加わる反力が第2軸の軸方向成分を含む場合であっても、位置保持機構部により第2軸の軸方向において工具保持部の位置を保持することによって、ワークの加工精度を良好に維持することができる。 According to the machine tool configured in this way, even when the reaction force applied by the tool from the work during machining of the work includes the axial component of the second axis, the position holding mechanism portion in the axial direction of the second axis. By holding the position of the tool holding portion, it is possible to maintain good machining accuracy of the work.
また好ましくは、位置保持機構部は、支持部としてセンターピンを有し、第1軸の軸方向においてワーク主軸と対向して配置され、第1軸の軸方向に移動可能な心押し台である。被支持部には、センターピンを受け入れ可能なピン孔が設けられる。心押し台は、センターピンをピン孔に挿入することによって、第2軸の周方向において工具保持部の位置を保持する。 Further, preferably, the position holding mechanism portion is a tailstock that has a center pin as a support portion, is arranged so as to face the work spindle in the axial direction of the first axis, and can move in the axial direction of the first axis. .. The supported portion is provided with a pin hole capable of receiving the center pin. The tailstock holds the position of the tool holding portion in the circumferential direction of the second axis by inserting the center pin into the pin hole.
このように構成された工作機械によれば、位置保持機構部として心押し台を利用することによって、簡易な構成で、工具保持部が意図せずに第2軸の周方向に旋回することを防止できる。 According to the machine tool configured in this way, by using the tailstock as the position holding mechanism part, the tool holding part unintentionally turns in the circumferential direction of the second axis with a simple configuration. Can be prevented.
また好ましくは、位置保持機構部は、支持部として、ワークを着脱可能に保持するためのチャック機構を有し、第1軸の軸方向においてワーク主軸と対向して配置され、第1軸の軸方向に移動可能な対向ワーク主軸である。対向ワーク主軸は、チャック機構により被支持部を把持することによって、第2軸の周方向において工具保持部の位置を保持する。 Further, preferably, the position holding mechanism portion has a chuck mechanism for holding the work detachably as a support portion, is arranged so as to face the work spindle in the axial direction of the first axis, and is a shaft of the first axis. It is an opposed work spindle that can move in the direction. The opposed work spindle holds the position of the tool holding portion in the circumferential direction of the second shaft by gripping the supported portion by the chuck mechanism.
このように構成された工作機械によれば、位置保持機構部として対向ワーク主軸を利用することによって、簡易な構成で、工具保持部が意図せずに第2軸の周方向に旋回することを防止できる。 According to the machine tool configured in this way, by using the opposed work spindle as the position holding mechanism part, the tool holding part unintentionally turns in the circumferential direction of the second shaft with a simple configuration. Can be prevented.
また好ましくは、位置保持機構部は、支持部としてピン部材が装着され、第1軸の軸方向と、第1軸に直交する方向とに移動可能な刃物台である。被支持部には、ピン部材を受け入れ可能なピン孔が設けられる。心押し台は、ピン部材をピン孔に挿入することによって、第2軸の周方向において工具保持部の位置を保持する。 Further, preferably, the position holding mechanism portion is a tool post on which a pin member is mounted as a support portion and can be moved in the axial direction of the first axis and the direction orthogonal to the first axis. The supported portion is provided with a pin hole capable of receiving the pin member. The tailstock holds the position of the tool holding portion in the circumferential direction of the second axis by inserting the pin member into the pin hole.
このように構成された工作機械によれば、位置保持機構部として刃物台を利用することによって、簡易な構成で、工具保持部が意図せずに第2軸の周方向に旋回することを防止できる。また、位置保持機構部として利用する刃物台が、第1軸に加えて、第1軸に直交する方向に移動可能であるため、工具保持部および位置保持機構部の位置を、ワーク加工の進行に伴って変化する相互の位置関係に調整することができる。 According to the machine tool configured in this way, by using the tool post as the position holding mechanism part, it is possible to prevent the tool holding part from unintentionally turning in the circumferential direction of the second axis with a simple configuration. can. Further, since the tool post used as the position holding mechanism portion can be moved in the direction orthogonal to the first axis in addition to the first axis, the positions of the tool holding portion and the position holding mechanism portion can be determined by the progress of workpiece processing. It can be adjusted to the mutual positional relationship that changes with.
また好ましくは、被支持部は、支持部による被支持部の支持時に、第1軸と交差する方向における工具保持部および位置保持機構部の相対的な移動を制限する第1状態と、支持部による被支持部の支持の解消時に、第1軸と交差する方向における工具保持部および位置保持機構部の相対的な移動を許容する第2状態との間で動作するロック機構を有する。 Further, preferably, the supported portion has a first state that limits the relative movement of the tool holding portion and the position holding mechanism portion in the direction intersecting the first axis when the supported portion is supported by the supported portion, and the supporting portion. It has a locking mechanism that operates between a second state that allows the relative movement of the tool holding portion and the position holding mechanism portion in the direction intersecting the first axis when the support of the supported portion is released.
このように構成された工作機械によれば、ロック機構が第2状態に動作した場合に、第1軸と交差する方向における工具保持部および位置保持機構部の相対的な移動が許容されることによって、工具保持部および位置保持機構部の位置を、ワーク加工の進行に伴って変化する相互の位置関係に調整することができる。また、ロック機構が第1状態に動作した場合に、第1軸と交差する方向における工具保持部および位置保持機構部の相対的な移動が制限されることによって、工具保持部および位置保持機構部の位置を、調整された相互の位置関係に保持することができる。 According to the machine tool configured in this way, when the lock mechanism operates in the second state, the relative movement of the tool holding portion and the position holding mechanism portion in the direction intersecting the first axis is allowed. Therefore, the positions of the tool holding portion and the position holding mechanism portion can be adjusted to a mutual positional relationship that changes as the work processing progresses. Further, when the lock mechanism operates in the first state, the relative movement of the tool holding portion and the position holding mechanism portion in the direction intersecting the first axis is restricted, so that the tool holding portion and the position holding mechanism portion are restricted. Positions can be maintained in a coordinated mutual positional relationship.
この発明に従ったワークの加工方法は、水平方向に延びる第1軸を中心にしてワークを回転させることが可能なワーク主軸と、第1軸と直交する第2軸を中心にして旋回可能な工具保持部と、ワークの振れを防ぐための振れ止め装置とを備える工作機械を用いて、ワークを加工する方法である。ワークの加工方法は、ワーク主軸によりワークを保持する工程と、工具保持部により工具を保持する工程と、振れ止め装置によって工具保持部により保持された工具を支持しつつ、工具によって、ワーク主軸に保持されたワークを加工する工程とを備える。 The work processing method according to the present invention can rotate around a work spindle that can rotate the work around a first axis extending in the horizontal direction and a second axis that is orthogonal to the first axis. This is a method of machining a work by using a machine tool provided with a tool holding portion and a steady rest device for preventing the work from running out. The machining method of the work is a process of holding the work by the work spindle, a process of holding the tool by the tool holding part, and a tool while supporting the tool held by the tool holding part by the steady rest device. It includes a process of processing the held work.
このように構成されたワークの加工方法によれば、振れ止め装置により工具を支持しつつワークを加工することによって、工具の自重、または、ワーク加工時にワークから工具に加わる反力の影響を受けた工具保持部が意図せずに第2軸の周方向に旋回することを防止できる。これにより、旋回可能な工具保持部に保持された工具を用いてワーク加工を行なう場合に、良好なワークの加工精度を得ることができる。 According to the machining method of the workpiece configured in this way, by machining the workpiece while supporting the tool by the steady rest device, it is affected by the weight of the tool or the reaction force applied from the workpiece to the tool during workpiece machining. It is possible to prevent the tool holding portion from unintentionally turning in the circumferential direction of the second axis. As a result, good machining accuracy of the work can be obtained when the work is machined using the tool held by the swivel tool holding portion.
また好ましくは、工作機械は、第1軸の軸方向と、第1軸に直交する方向とに移動可能な刃物台をさらに備える。振れ止め装置は、刃物台に装着される。 Also preferably, the machine tool further comprises a turret that is movable in the axial direction of the first axis and in the direction orthogonal to the first axis. The steady rest device is mounted on the tool post.
このように構成されたワークの加工方法によれば、刃物台によって、振れ止め装置をワーク加工の進行に伴う工具位置の変化に合わせて移動させることができる。 According to the work processing method configured in this way, the tool rest can move the steady rest device according to the change in the tool position with the progress of the work processing.
以上に説明したように、この発明に従えば、旋回可能な工具保持部に保持された工具を用いてワーク加工を行なう場合に、良好なワークの加工精度が得られる工作機械およびワークの加工方法を提供することができる。 As described above, according to the present invention, when machining a workpiece using a tool held by a swivel tool holding portion, a machine tool and a machining method of the workpiece can obtain good machining accuracy of the workpiece. Can be provided.
この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、以下で参照する図面では、同一またはそれに相当する部材には、同じ番号が付されている。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings referred to below, the same or corresponding members are given the same number.
(実施の形態1)
図1は、この発明の実施の形態1における工作機械を示す正面図である。図1中では、工作機械の外観をなすカバー体(スプラッシュガード)を透視することによって、工作機械の内部が示されている。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a front view showing a machine tool according to the first embodiment of the present invention. In FIG. 1, the inside of the machine tool is shown by seeing through a cover body (splash guard) that forms the appearance of the machine tool.
図1を参照して、本実施の形態における工作機械10は、回転するワークに工具を接触させてワークの加工を行なう旋削機能と、ワークに回転する工具を接触させてワークの加工を行なうミーリング機能とが備わった複合加工機である。工作機械10は、コンピュータによる数値制御によって、ワーク加工のための各種動作が自動化されたNC(Numerically Control)工作機械である。
With reference to FIG. 1, the
まず、工作機械10の全体構造について説明する。工作機械10は、ベッド136と、ワーク主軸111と、対向ワーク主軸116と、工具主軸(第1刃物台)121と、第2刃物台131とを有する。
First, the overall structure of the
ベッド136は、ワーク主軸111、対向ワーク主軸116、工具主軸121および第2刃物台131等を支持するためのベース部材であり、工場などの床面に設置されている。ベッド136は、鋳鉄等の金属から形成されている。
The
ワーク主軸111および対向ワーク主軸116は、ワークを保持可能なように構成されている。ワーク主軸111および対向ワーク主軸116は、水平方向に延びるZ軸方向において、互いに対向して設けられている。ワーク主軸111および対向ワーク主軸116は、主に、固定工具を用いた旋削加工時にワークを回転させるために設けられている。ワーク主軸111は、Z軸に平行な中心軸201を中心に回転可能なように設けられている。対向ワーク主軸116は、Z軸に平行な中心軸202を中心に回転可能なように設けられている。ワーク主軸111および対向ワーク主軸116には、それぞれ、ワークを着脱可能なように把持するための第1チャック機構113および第2チャック機構118が設けられている。
The
ワーク主軸111は、ベッド136上において固定されている。対向ワーク主軸116は、各種の送り機構、案内機構およびサーボモータなどによって、Z軸方向に移動可能なように設けられている。
The
工具主軸121および第2刃物台131は、工具を保持可能なように構成されている。工具主軸121は、第2刃物台131よりも上方に設けられている。
The
工具主軸121は、鉛直方向に延びるX軸に平行な中心軸203を中心に回転可能に設けられている。工具主軸121には、工具を着脱可能に保持するためのクランプ機構(不図示)が設けられている。
The
工具主軸121は、さらに、水平方向に延び、Z軸方向に直交するY軸に平行な中心軸204を中心に旋回可能に設けられている(B軸旋回)。工具主軸121の旋回範囲は、たとえば、工具主軸121の主軸端面123が下方を向く姿勢(図1中に示す姿勢)を基準にして±120°の範囲である。
The
工具主軸121は、図示しないコラム等によりベッド136上に支持されている。工具主軸121は、コラム等に設けられた各種の送り機構、案内機構およびサーボモータなどによって、X軸方向、Y軸方向およびZ軸方向に移動可能に設けられている。
The
第2刃物台131は、いわゆるタレット形であり、複数の工具が放射状に取り付けられ、旋回割り出しを行なう。
The
より具体的には、第2刃物台131は、旋回部132を有する。旋回部132は、Z軸に平行な中心軸206を中心に旋回可能に設けられている。中心軸206を中心にその周方向に間隔を隔てた位置には、工具を保持するための工具ホルダが取り付けられている。旋回部132が中心軸206を中心に旋回することによって、工具ホルダに保持された工具が周方向に移動し、ワーク加工に用いられる工具が割り出される。
More specifically, the
第2刃物台131は、図示しないサドル等によりベッド136上に支持されている。第2刃物台131は、サドル等に設けられた各種の送り機構、案内機構およびサーボモータなどによって、Z軸方向と、Z軸方向に直交するX軸方向とに移動可能に設けられている。なお、第2刃物台131は、Z軸方向と、Z軸方向に直交し、鉛直方向成分を含む斜め上下方向とに移動可能に設けられてもよい。この場合に、第2刃物台131は、X軸方向と、Y軸方向とに同時に送られることによって、Z軸方向に直交し、鉛直方向成分を含む斜め上下方向に移動する構成であってもよい。
The
工具主軸121および第2刃物台131の各々には、回転工具が保持されてもよいし、固定工具が保持されてもよい。回転工具は、回転しながらワークを加工する工具であり、ドリル、エンドミルまたはリーマ等である。固定工具は、回転するワークを加工する工具であり、後述のロングボーリングバーを含む内径切削工具等である。第2刃物台131に回転工具を保持する場合、第2刃物台131には、回転を出力するモータと、モータから出力された回転を回転工具に伝達する動力伝達機構とが内蔵される。
A rotary tool or a fixing tool may be held in each of the
工作機械10は、スプラッシュガード210をさらに有する。スプラッシュガード210は、工作機械10の外観をなすとともに、ワークの加工エリア200を区画形成している。
The
なお、図1中には示されていないが、ワーク主軸111の周辺には、工具主軸121に装着された工具を自動交換するための自動工具交換装置(ATC:Automatic Tool Changer)と、工具主軸121に装着する交換用の工具を収容する工具マガジンとが設けられている。
Although not shown in FIG. 1, an automatic tool changer (ATC: Automatic Tool Changer) for automatically changing the tool mounted on the
図2は、図1中の工作機械において、長尺の工具を用いてワークに深穴加工を行なう様子を示す正面図である。 FIG. 2 is a front view showing a state in which a machine tool in FIG. 1 is used to perform deep hole drilling in a work using a long tool.
図1および図2を参照して、ワーク主軸111によりワークWが保持されている。工具主軸121は、Z軸方向においてワーク主軸111と対向する位置に配置されている。工具主軸121は、図1中に示される基準姿勢から中心軸204を中心に90°の角度だけ旋回(B軸旋回)されている。
With reference to FIGS. 1 and 2, the work W is held by the
工具主軸121によりロングボーリングバー等の長尺の工具Tが保持されている。工具Tは、工具主軸121の主軸端面123からワークWに向けてZ軸方向(−Z軸方向)に突出している。工具Tは、軸部153と、チップ(刃部)151とを有する。軸部153は、中心軸203に沿って延びる円形断面の軸形状を有する。軸部153の先端には、チップ151が取り付けられている。
A long tool T such as a long boring bar is held by the
ワーク主軸111によりワークWを中心軸201を中心に回転させながら、工具主軸121に保持された工具Tの刃先(チップ151の先端部)をワークWに接触させ、さらに、工具主軸121により工具TをワークWに向けてZ軸方向に送ることによって、ワークWに深穴加工を行なう。この場合に、工具Tの自重、または、ワーク加工時にワークWから工具Tに加わる反力の影響を受けて、工具主軸121が中心軸204を中心に意図せずに旋回する可能性がある。
While rotating the work W around the
これに対して、工具主軸121は、被支持部21を有する。被支持部21は、工具主軸121のB軸旋回の中心である中心軸204を挟んで、主軸端面123の反対側に設けられている。被支持部21は、工具主軸121の後端面125に取り付けられている。
On the other hand, the
工作機械10は、中心軸204の周方向において工具主軸121の位置を保持する位置保持機構部26を有する。位置保持機構部26は、支持部27を有する。支持部27は、工具主軸121に保持された工具Tによりワーク主軸111に保持されたワークWを加工する場合に被支持部21を支持する。位置保持機構部26は、支持部27が被支持部21を支持することによって、さらに中心軸204の軸方向において工具主軸121の位置を保持する。
The
対向ワーク主軸116は、工具主軸121を挟んでワーク主軸111の反対側に配置されている。工具主軸121は、Z軸方向において、ワーク主軸111および対向ワーク主軸116の間に配置されている。被支持部21は、Z軸方向において、対向ワーク主軸116が有する第2チャック機構118と対向している。本実施の形態では、対向ワーク主軸116が、位置保持機構部26に対応し、対向ワーク主軸116が有する第2チャック機構118が、支持部27に対応している。
The
図3および図4は、図2中の2点鎖線IIIにより囲まれた範囲の工具主軸および対向ワーク主軸を示す断面図である。 3 and 4 are cross-sectional views showing the tool spindle and the opposed work spindle in the range surrounded by the alternate long and short dash line III in FIG.
図2から図4を参照して、第2チャック機構118は、複数のチャック爪119を有する。複数のチャック爪119は、中心軸202の周方向において互いに間隔を設けて配置されている。複数のチャック爪119は、互いに同期して中心軸202の半径方向にスライド動作可能である。
With reference to FIGS. 2 to 4, the
工具主軸121に保持された工具Tによりワーク主軸111に保持されたワークWを加工する場合に、被支持部21が、複数のチャック爪119の内側に配置される。第2チャック機構118は、複数のチャック爪119を中心軸202の半径方向内側に向けてスライド動作させることによって、被支持部21を把持する。これにより、対向ワーク主軸116は、中心軸204の周方向および軸方向において工具主軸121の位置を保持する。
When the work W held on the
このような構成によれば、位置保持機構部26(対向ワーク主軸116)により中心軸204の周方向および軸方向において工具主軸121の位置を保持することによって、工具Tの自重、または、ワーク加工時にワークWから工具Tに加わる反力の影響を受けた工具主軸121が意図せずに中心軸204の周方向に旋回したり、中心軸204の軸方向に移動したりすることを防止できる。これにより、良好なワークWの加工精度を得ることができる。
According to such a configuration, the position holding mechanism portion 26 (opposing work spindle 116) holds the position of the
続いて、本実施の形態の被支持部21に設けられるロック機構について説明する。図3および図4を参照して、被支持部21は、支持部27による被支持部21の支持時に、中心軸201と交差する方向における工具主軸121および位置保持機構部26の相対的な移動を制限する第1状態(図3に示される状態)と、支持部27による被支持部21の支持の解消時に、中心軸201と交差する方向における工具主軸121および位置保持機構部26の相対的な移動を許容する第2状態(図4に示される状態)との間で動作するロック機構を有する。
Subsequently, the locking mechanism provided in the supported
より具体的には、被支持部21は、第2チャック機構118による被支持部21の把持時に、対向ワーク主軸116に対して、工具主軸121が中心軸201と直交する方向(X軸−Y軸の平面方向)において移動することを制限する第1状態(図3に示される状態)と、第2チャック機構118による被支持部21の把持の解消時に、対向ワーク主軸116に対して、工具主軸121が中心軸201の直交する方向(X軸−Y軸の平面方向)に移動することを許容する第2状態(図4に示される状態)との間で動作するロック機構を有する。
More specifically, when the supported
被支持部21は、ケース体31と、スライド部材41と、複数のアーム部材51と、弾性部材57とを有する。
The supported
ケース体31は、工具主軸121の後端面125に取り付けられている。ケース体31は、中心軸203の軸方向に延び、中心軸203の軸方向において、工具主軸121の後端面125の側で開口し、第2チャック機構118の側で閉塞する円筒形状を有する。ケース体31は、工具主軸121の後端面125上に内部空間を形成している。ケース体31は、固定パッド部32を有する。固定パッド部32は、ケース体31の内周面から中心軸203の径方向内側に向けて延出し、中心軸203に直交する平面内で延在する平板形状を有する。固定パッド部32には、開口部33が設けられている。開口部33は、中心軸203の軸上において、固定パッド部32を貫通する貫通孔からなる。開口部33は、中心軸203を中心とする円形の開口形状を有する。
The
スライド部材41は、ケース体31の内部に配置されている。スライド部材41は、ケース体31内において、中心軸203の軸方向にスライド可能なように支持されている。複数のアーム部材51は、ケース体31の内部から外部に延出している。複数のアーム部材51は、ケース体31によって、中心軸203の半径方向においてスライド可能なように支持されている。
The
スライド部材41は、対向ワーク主軸116から被支持部21に入力される動作(複数のチャック爪119による把持動作)を、ロック機構におけるロック動作(可動パッド部42の移動)に変換する。スライド部材41は、可動パッド部42と、中間軸部43と、被把持部44とを有する。可動パッド部42は、中心軸203の軸方向において、工具主軸121の後端面125と、固定パッド部32との間に配置されている。可動パッド部42は、中心軸203を中心に円盤状に広がっている。可動パッド部42は、中心軸203の軸方向において、固定パッド部32と対向して配置されている。
The
被把持部44は、中心軸203の軸方向において、固定パッド部32を挟んで可動パッド部42の反対側に配置されている。被把持部44は、複数のチャック爪119の内側に配置されている。被把持部44は、テーパ面44aを有する。テーパ面44aは、中心軸203を中心とする円錐面からなる。中心軸203を中心とするテーパ面44aの直径は、中心軸203の軸方向において、可動パッド部42に近づくほど小さくなる。
The gripped
中間軸部43は、可動パッド部42および被把持部44を接続している。中間軸部43は、中心軸203の軸上で延びる軸形状を有する。中間軸部43は、中心軸203に直交する平面により切断された場合に、円形の外形を有する。中間軸部43は、可動パッド部42から開口部33を通って被把持部44まで延びている。
The
アーム部材51は、中心軸203の半径方向に延びるアーム形状を有する。複数のアーム部材51は、中心軸203の周方向に互いに間隔を設けて配置されている。複数のアーム部材51は、中心軸203の周方向において、複数のチャック爪119に対応する位相位置にそれぞれ設けられている。アーム部材51には、図示しない弾性部材により、中心軸203の半径方向外側に向けた弾性力が作用されている。
The
アーム部材51は、テーパ面51aを有する。テーパ面51aは、中心軸203の半径方向内側におけるアーム部材51の先端部に設けられている。テーパ面51aは、中心軸203に対して、テーパ面44aに対応する傾斜を有する。
The
弾性部材57は、中心軸203の軸方向において、固定パッド部32および可動パッド部42の間に介挿されている。弾性部材57は、固定パッド部32および可動パッド部42に対して、中心軸203の軸方向において固定パッド部32および可動パッド部42が互いに離間する方向の弾性力を作用させている。弾性部材57は、たとえば、コイルバネからなる。
The
図3に示されるように、複数のチャック爪119を中心軸202の半径方向内側に向けてスライド動作させることによって、複数のアーム部材51を介して被把持部44を把持する。このとき、テーパ面51aがテーパ面44aと接触することによって、スライド部材41が、中心軸203の軸方向において対向ワーク主軸116に近づく方向にスライド移動する。これにより、可動パッド部42が、弾性部材57の弾性力に抗しながら固定パッド部32に向けて近接移動し、やがて中心軸203の軸方向において固定パッド部32に押し当てられる。結果、可動パッド部42および固定パッド部32の間に生じる摩擦力により、ケース体31およびスライド部材41の間が結合されるため、対向ワーク主軸116および工具主軸121を相互にロックする第1状態が得られる。
As shown in FIG. 3, by sliding the plurality of
図4に示されるように、複数のチャック爪119を中心軸202の半径方向外側に向けてスライド動作させることによって、複数のアーム部材51が被把持部44から離間する。このとき、テーパ面51aがテーパ面44aと非接触になることによって、スライド部材41が、弾性部材57の弾性力により、中心軸203の軸方向において対向ワーク主軸116から遠ざかる方向にスライド移動する。これにより、可動パッド部42が固定パッド部32から離間し、ケース体31およびスライド部材41の間の結合が解除されるため、対向ワーク主軸116および工具主軸121を相互にアンロックする第2状態が得られる。
As shown in FIG. 4, the plurality of
このような構成によれば、工具Tの刃先をワークWに接触させながら工具TをZ軸方向に送る場合には、被支持部21を図3に示される第1状態とする。この場合に、対向ワーク主軸116によって、中心軸204の周方向および軸方向における工具主軸121の位置が保持される。一方、工具Tの刃先をワークWから離間させたり、ワークWに対する工具Tの刃先の切り込み位置を中心軸201の半径方向において変更したりする場合には、被支持部21を図4に示される第2状態とする。この場合に、工具主軸121は、開口部33の開口縁の内側で中間軸部43が移動可能な範囲内において、中心軸201の半径方向に移動可能となる。
According to such a configuration, when the tool T is fed in the Z-axis direction while the cutting edge of the tool T is in contact with the work W, the supported
なお、本実施の形態では、本発明における工具保持部が工具主軸である場合を説明したが、本発明はこれに限られない。本発明における工具保持部は、たとえば、B軸旋回可能な刃物台であってもよい。 In the present embodiment, the case where the tool holding portion in the present invention is the tool spindle has been described, but the present invention is not limited to this. The tool holding portion in the present invention may be, for example, a tool post capable of turning on the B axis.
(実施の形態2)
図5は、この発明の実施の形態2における工作機械において、長尺の工具を用いてワークに深穴加工を行なう様子を示す正面図である。本実施の形態における工作機械は、実施の形態1における工作機械10と比較して、基本的には同様の構造を備える。以下、重複する構造については、その説明を繰り返さない。
(Embodiment 2)
FIG. 5 is a front view showing a state in which a machine tool according to a second embodiment of the present invention is used to perform deep hole drilling in a work using a long tool. The machine tool in the present embodiment basically has the same structure as the
図5を参照して、本実施の形態における工作機械は、図2中の対向ワーク主軸116に替わって、ワーク主軸111に保持されたワークWの回転中心を支持するための心押し台161を有する。心押し台161は、Z軸方向において、ワーク主軸111と対向して設けられている。
With reference to FIG. 5, the machine tool in the present embodiment replaces the
心押し台161は、各種の送り機構、案内機構およびサーボモータなどによって、Z軸方向に移動可能なように設けられている。心押し台161は、センターピン162を有する。センターピン162は、Z軸に平行な中心軸207の軸上でワーク主軸111に向かって延び、その先に尖鋭化された先端部を有する。
The
心押し台161は、工具主軸121を挟んでワーク主軸111の反対側に配置されている。工具主軸121は、Z軸方向において、ワーク主軸111および心押し台161の間に配置されている。被支持部21は、Z軸方向において、心押し台161が有するセンターピン162と対向している。本実施の形態では、心押し台161が、位置保持機構部26に対応し、心押し台161が有するセンターピン162が、支持部27に対応している。
The
図6および図7は、図5中の2点鎖線VIで込まれた範囲の工具主軸および心押し台を示す断面図である。 6 and 7 are cross-sectional views showing the tool spindle and tailstock in the range enclosed by the alternate long and short dash line VI in FIG.
図5から図7を参照して、被支持部21には、ピン孔92が設けられている。ピン孔92は、センターピン162を受け入れ可能な孔形状を有する。工具主軸121に保持された工具Tによりワーク主軸111に保持されたワークWを加工する場合に、心押し台161をZ軸方向において工具主軸121に近づく方向(−Z軸方向)に移動させることによって、センターピン162をピン孔92に挿入する。これにより、心押し台161は、中心軸204の周方向および軸方向において工具主軸121の位置を保持する。
With reference to FIGS. 5 to 7, the supported
続いて、本実施の形態の被支持部21に設けられるロック機構について説明する。図6および図7を参照して、被支持部21は、ケース体61と、シリンダ71と、ピストン91と、可動パッド79と、弾性部材80とを有する。
Subsequently, the locking mechanism provided in the supported
ケース体61は、工具主軸121の後端面125に取り付けられている。ケース体61は、工具主軸121の後端面125上に内部空間を形成している。ケース体61は、固定パッド部62を有する。固定パッド部62は、中心軸203に直交する平面内に延在する平板形状を有する。固定パッド部62には、開口部63が設けられている。開口部63は、中心軸203の軸上において、固定パッド部62を貫通する貫通孔からなる。開口部63は、中心軸203を中心とする円形の開口形状を有する。開口部63は、ケース体61の内外の空間を連通させている。
The
ピストン91は、シリンダ71により、中心軸203の軸方向においてスライド可能なように支持されている。ピストン91には、上述のピン孔92が設けられている。ピン孔92は、中心軸203の軸方向において、センターピン162と対向して開口している。
The
シリンダ71は、パッド支持部72と、中間軸部74と、ピストン支持部73とを有する。パッド支持部72は、ケース体61の内部に配置されている。パッド支持部72は、中心軸203を中心とする円柱形状を有する。パッド支持部72には、パッド挿入孔77が設けられている。パッド挿入孔77は、中心軸203の軸方向において、固定パッド部62と対向して開口している。パッド挿入孔77には、可動パッド79が挿入されている。可動パッド79は、中心軸203の軸方向において、スライド可能なように設けられている。パッド支持部72は、可動パッド79とともに、油が封入される油圧室76を区画形成している。
The
ピストン支持部73は、ケース体61の外部に配置されている。ピストン支持部73には、ピストン挿入孔82が設けられている。ピストン挿入孔82は、中心軸203の軸方向において、心押し台161と対向して開口している。ピストン挿入孔82の内側には、ピストン91が挿入されている。ピストン支持部73は、ピストン91とともに、油が封入される油圧室81を区画形成している。
The
中間軸部74は、パッド支持部72およびピストン支持部73を接続している。中間軸部74は、中心軸203の軸上で延びる軸形状を有する。中間軸部74は、中心軸203に直交する平面により切断された場合に、円形の外形を有する。中間軸部74は、パッド支持部72から開口部63を通ってピストン支持部73まで延びている。中間軸部74には、連通孔83が設けられている。連通孔83は、油圧室76および油圧室81を連通させている。
The
弾性部材80は、油圧室76に配置されている。弾性部材80は、可動パッド79に対して、中心軸203の軸方向において可動パッド79を固定パッド部62から遠ざける方向の弾性力を作用させている。弾性部材80は、たとえば、コイルバネからなる。
The
図6に示されるように、心押し台161をZ軸方向において工具主軸121に近づく方向(−Z軸方向)に移動させることによって、センターピン162をピン孔92に挿入する。このとき、センターピン162に押されたピストン91が−Z軸方向にスライドすることによって、油圧室81内の油が連通孔83を通って油圧室76内に移動し、油圧室76の油圧が高まる。これにより、可動パッド79が、弾性部材80の弾性力に抗しながら固定パッド部62に向けて近接移動し、やがて中心軸203の軸方向において固定パッド部62に押し当てられる。結果、可動パッド79および固定パッド部62の間に生じる摩擦力によって、ケース体61と、シリンダ71およびピストン91との間が結合されるため、心押し台161および工具主軸121を相互にロックする第1状態が得られる。
As shown in FIG. 6, the
図7に示されるように、心押し台161をZ軸方向において工具主軸121から遠ざかる方向(+Z軸方向)に移動させることによって、センターピン162がピン孔92から抜ける。このとき、センターピン162によりピストン91が−Z軸方向に押される力が解消されるとともに、弾性部材80の弾性力によって、可動パッド79が−Z軸方向に引き寄せられる。これにより、可動パッド79が固定パッド部62から離間し、ケース体61と、シリンダ71およびピストン91との間の結合が解除されるため、心押し台161および工具主軸121を相互にアンロックする第2状態が得られる。
As shown in FIG. 7, the
このように構成された、この発明の実施の形態2における工作機械によれば、実施の形態1に記載の効果を同様に奏することができる。 According to the machine tool according to the second embodiment of the present invention configured in this way, the effect described in the first embodiment can be similarly exhibited.
(実施の形態3)
図8は、この発明の実施の形態3における工作機械において、長尺の工具を用いてワークに深穴加工を行なう様子を示す正面図である。本実施の形態における工作機械は、実施の形態1における工作機械10と比較して、基本的には同様の構造を備える。以下、重複する構造については、その説明を繰り返さない。
(Embodiment 3)
FIG. 8 is a front view showing a state in which a machine tool according to a third embodiment of the present invention is used to perform deep hole drilling in a work using a long tool. The machine tool in the present embodiment basically has the same structure as the
図8を参照して、本実施の形態における工作機械は、ピン部材140をさらに有する。ピン部材140は、工具ホルダ137を介して第2刃物台131に装着されている。ピン部材140は、Z軸方向においてワーク主軸111に向かって延び、その先に尖鋭化された先端部を有する。
With reference to FIG. 8, the machine tool according to this embodiment further includes a
第2刃物台131は、工具主軸121を挟んでワーク主軸111の反対側に配置されている。工具主軸121は、Z軸方向において、ワーク主軸111および第2刃物台131の間に配置されている。被支持部21は、Z軸方向において、第2刃物台131に装着されたピン部材140と対向している。本実施の形態では、第2刃物台131が、位置保持機構部26に対応し、第2刃物台131に装着されたピン部材140が、支持部27に対応している。
The
図9は、図8中の2点鎖線IXで囲まれた範囲を拡大して示す断面図である。図8および図9を参照して、被支持部21は、ブロック体22からなる。ブロック体22には、ピン孔23が設けられている。ピン孔23は、ピン部材140を受け入れ可能な孔形状を有する。工具主軸121により保持された工具Tによりワーク主軸111に保持されたワークWを加工する場合に、第2刃物台131をX軸およびZ軸方向に適宜、移動させることによって、ピン部材140をピン孔23に挿入する。これにより、第2刃物台131は、中心軸204の周方向および軸方向において工具主軸121の位置を保持する。
FIG. 9 is an enlarged cross-sectional view showing a range surrounded by the alternate long and short dash line IX in FIG. With reference to FIGS. 8 and 9, the supported
本実施の形態では、ピン部材140が、X軸方向およびZ軸方向に移動可能な第2刃物台131に装着されている。このため、ワーク加工時に、第2刃物台131を工具主軸121に同期させて移動させることによって、ピン部材140がピン孔23に挿入された状態を保持することができる。
In the present embodiment, the
このように構成された、この発明の実施の形態3における工作機械によれば、実施の形態1に記載の効果を同様に奏することができる。 According to the machine tool according to the third embodiment of the present invention configured in this way, the effect described in the first embodiment can be similarly exhibited.
(実施の形態4)
図10は、この発明の実施の形態4におけるワークの加工方法の工程を示す正面図である。本実施の形態におけるワークの加工方法に用いられる工作機械は、実施の形態1における工作機械10と比較して、基本的には同様の構造を備える。以下、重複する構造については、その説明を繰り返さない。
(Embodiment 4)
FIG. 10 is a front view showing the process of the work processing method according to the fourth embodiment of the present invention. The machine tool used in the work processing method of the present embodiment basically has the same structure as that of the
図10を参照して、本実施の形態におけるワークの加工方法に用いられる工作機械では、工具主軸121に被支持部21が設けられていない。工作機械は、ワークの振れを防ぐための振れ止め装置191をさらに有する。一例として、振れ止め装置191は、回動動作可能な2本のアームの先端にそれぞれ設けられた2個のローラと、2本のアームの根元部同士の間に設けられた1個のローラ(不図示)とを有し、これら3個のローラによりワークWの外周面を支持可能なように構成されている。
With reference to FIG. 10, in the machine tool used in the work processing method in the present embodiment, the
振れ止め装置191は、X軸方向およびZ軸方向に移動可能な第2刃物台131に装着されている。
The
振れ止め装置191は、Z軸方向において、ワーク主軸111および工具主軸121の間に配置されている。振れ止め装置191は、Z軸方向において、工具主軸121に保持された工具Tの刃先と、工具主軸121の主軸端面123との間に配置されている。振れ止め装置191は、Z軸方向において、ワーク主軸111に保持されたワークWと、工具主軸121の主軸端面123との間に配置されている。
The
振れ止め装置191は、工具主軸121に保持された工具T(の軸部153)の下方に配置されている。
The
本実施の形態におけるワークの加工方法においては、まず、ワーク主軸111によりワークWを保持し、工具主軸121により工具Tを保持する。より具体的には、第1チャック機構113によってワークWを把持し、工具主軸121におけるクランプ機構(不図示)によって、工具Tをクランプする。
In the work machining method of the present embodiment, first, the work W is held by the
なお、ワーク主軸111によりワークWを保持する工程と、工具主軸121により工具Tを保持する工程との先後は、特に限定されない。
The process of holding the work W by the
次に、工具主軸121を、Z軸方向においてワーク主軸111と対向する位置まで移動させるとともに、工具主軸121を、中心軸204を中心に旋回させ、図10中の工具主軸121の主軸端面123が−Z軸方向を向く姿勢に変化させる。第2刃物台131を移動させることによって、第2刃物台131に装着された振れ止め装置191を、工具Tを支持するための上記の位置に移動させる。
Next, the
次に、振れ止め装置191によって工具主軸121により保持された工具Tを支持しつつ、工具Tによって、ワーク主軸111に保持されたワークWを加工する。
Next, the work W held by the
このような構成によれば、振れ止め装置191により工具Tを支持しつつワークWを加工することによって、工具Tの自重、または、ワーク加工時にワークWから工具Tに加わる反力の影響を受けた工具主軸121が意図せずに中心軸204の周方向に旋回することを防止できる。これにより、良好なワークWの加工精度を得ることができる。
According to such a configuration, by machining the work W while supporting the tool T by the
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 It should be considered that the embodiments disclosed this time are exemplary in all respects and not restrictive. The scope of the present invention is shown by the scope of claims rather than the above description, and it is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims.
この発明は、たとえば、B軸旋回加工な工具主軸を備えた工作機械、および、そのような工作機械を用いて実行するワークの加工方法に適用される。 The present invention is applied to, for example, a machine tool provided with a tool spindle for B-axis swivel machining, and a machining method of a workpiece executed by using such a machine tool.
10 工作機械、21 被支持部、22 ブロック体、23,92 ピン孔、26 位置保持機構部、27 支持部、31,61 ケース体、32,62 固定パッド部、33,63 開口部、41 スライド部材、42 可動パッド部、43,74 中間軸部、44 被把持部、44a,51a テーパ面、51 アーム部材、57,80 弾性部材、71 シリンダ、72 パッド支持部、73 ピストン支持部、76,81 油圧室、77 パッド挿入孔、79 可動パッド、82 ピストン挿入孔、83 連通孔、91 ピストン、111 ワーク主軸、113 第1チャック機構、116 対向ワーク主軸、118 第2チャック機構、119 チャック爪、121 工具主軸、123 主軸端面、125 後端面、131 第2刃物台、132 旋回部、136 ベッド、137 工具ホルダ、140 ピン部材、151 チップ、153 軸部、161 心押し台、162 センターピン、191 振れ止め装置、200 加工エリア、201,202,203,204,206,207 中心軸、210 スプラッシュガード。 10 Machine tool, 21 Supported part, 22 Block body, 23,92 pin hole, 26 Position holding mechanism part, 27 Support part, 31,61 Case body, 32,62 Fixed pad part, 33,63 Opening, 41 Slide Member, 42 movable pad part, 43,74 intermediate shaft part, 44 gripped part, 44a, 51a tapered surface, 51 arm member, 57,80 elastic member, 71 cylinder, 72 pad support part, 73 piston support part, 76, 81 Hydraulic chamber, 77 Pad insertion hole, 79 Movable pad, 82 Piston insertion hole, 83 Communication hole, 91 Piston, 111 Work spindle, 113 1st chuck mechanism, 116 Opposed work spindle, 118 2nd chuck mechanism, 119 Chuck claw, 121 Tool spindle, 123 Spindle end face, 125 Rear end face, 131 Second tool post, 132 Swivel part, 136 bed, 137 Tool holder, 140 pin member, 151 chip, 153 shaft part, 161 tailstock, 162 center pin, 191 Steering device, 200 machining area, 201,202,203,204,206,207 central axis, 210 splash guard.
Claims (8)
被支持部を有し、工具を保持し、前記第1軸と直交する第2軸を中心にして旋回可能な工具保持部と、
前記工具保持部に保持された工具により前記ワーク主軸に保持されたワークを加工する場合に前記被支持部を支持する支持部を有し、前記第2軸の周方向において前記工具保持部の位置を保持する位置保持機構部とを備える、工作機械。 A work spindle that holds the work and can rotate the work around the first axis that extends in the horizontal direction,
A tool holding portion that has a supported portion, holds a tool, and can rotate around a second axis orthogonal to the first axis.
It has a support portion that supports the supported portion when the work held on the work spindle is machined by the tool held by the tool holding portion, and the position of the tool holding portion in the circumferential direction of the second shaft. A machine tool equipped with a position holding mechanism for holding a machine tool.
前記被支持部には、前記センターピンを受け入れ可能なピン孔が設けられ、
前記心押し台は、前記センターピンを前記ピン孔に挿入することによって、前記第2軸の周方向において前記工具保持部の位置を保持する、請求項1または2に記載の工作機械。 The position holding mechanism portion has a center pin as the support portion, is arranged so as to face the work spindle in the axial direction of the first axis, and is a tailstock that can move in the axial direction of the first axis. can be,
The supported portion is provided with a pin hole capable of receiving the center pin.
The machine tool according to claim 1 or 2, wherein the tailstock holds the position of the tool holding portion in the circumferential direction of the second axis by inserting the center pin into the pin hole.
前記対向ワーク主軸は、前記チャック機構により前記被支持部を把持することによって、前記第2軸の周方向において前記工具保持部の位置を保持する、請求項1または2に記載の工作機械。 The position holding mechanism portion has a chuck mechanism for holding the work detachably as the supporting portion, and is arranged so as to face the work spindle in the axial direction of the first shaft. It is an opposed work spindle that can move in the axial direction.
The machine tool according to claim 1 or 2, wherein the opposed work spindle holds the position of the tool holding portion in the circumferential direction of the second shaft by gripping the supported portion by the chuck mechanism.
前記被支持部には、前記ピン部材を受け入れ可能なピン孔が設けられ、
前記刃物台は、前記ピン部材を前記ピン孔に挿入することによって、前記第2軸の周方向において前記工具保持部の位置を保持する、請求項1または2に記載の工作機械。 The position holding mechanism portion is a tool post on which a pin member is mounted as the support portion and can move in the axial direction of the first axis and the direction orthogonal to the first axis.
The supported portion is provided with a pin hole capable of receiving the pin member.
The machine tool according to claim 1 or 2, wherein the tool post holds the position of the tool holding portion in the circumferential direction of the second axis by inserting the pin member into the pin hole.
前記ワーク主軸によりワークを保持する工程と、
前記工具保持部により工具を保持する工程と、
前記振れ止め装置によって前記工具保持部により保持された工具を支持しつつ、前記工具によって、前記ワーク主軸に保持された前記ワークを加工する工程とを備える、ワークの加工方法。 A work spindle that can rotate the work around the first axis extending in the horizontal direction, a tool holding part that can rotate around the second axis that is orthogonal to the first axis, and a tool holding portion that can rotate the work around the first axis to prevent runout of the work. It is a method of processing a workpiece using a machine tool equipped with a steady rest device for the purpose.
The process of holding the work by the work spindle and
The process of holding the tool by the tool holding part and
A work processing method comprising a step of processing the work held on the work spindle by the tool while supporting the tool held by the tool holding portion by the steady rest device.
前記振れ止め装置は、前記刃物台に装着される、請求項7に記載のワークの加工方法。 The machine tool further includes a tool post that can move in the axial direction of the first axis and in the direction orthogonal to the first axis.
The work processing method according to claim 7, wherein the steady rest device is mounted on the tool post.
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